Apr 302014
 

pic1

Лампа с нажежаема жичка (наричана още, заради формата си, крушка или обикновена електрическа лампа) е осветителен уред, източник на изкуствена светлина, която се излъчва от проводник, нагрят от протичането на електрически ток през него. Лампата с нажежаема жичка е създадена от А. Лодигин през 1872 г. Представлявала е стъклен балон, изпълнен с въздух, в който са запоени два дебели медни проводника, съединени с въглена пръчица. При пускане на ток през лампата въглената пръчица свети не повече от половин час и изгаря. През 1875 г. Томас Едисон изтеглил въздуха от балона и така удължил живота ѝ. По-късно, през 1890 г. А. Лодигин доусъвършенствал електрическата крушка, като поставил жичка от волфрам и изпълнил балона с азот. Лампите с нажежаема жичка се делят на 2 основни типа: с азот и с халогенен газ. Първите са известните обикновени лампи във всичките си разновидности, а вторите са халогенните лампи, които напоследък се наложиха със своите преимущества като по-дълъг живот и 20-30% енергийна ефективност.

 

Принцип на действие

В лампата с нажежаема жичка се използва ефектът на нагряване на проводник с високо съпротивление (най-често сплав на волфрама), при протичане през него на електрически ток. За получаване на видимо излъчване на светлина е необходимо температурата да се повиши до няколко хиляди градуса.

Само малка част от излъчваната светлина е във видимия за човешкото око спектър, а основен дял се пада на инфрачервените лъчи. Част от употребената енергия се „хаби“ в процесите на топлоотдаване и топлопроводимост. За увеличаване на така наречената „бяла“ светлина е необходимо да се увеличи и температурата на нагряване на проводника, поради което се използват метали с висока точка на топене – най-често волфрам (3410 °С) и по-рядко осмий (3045 °С).

В условията на въздух при такава температура на нагряване волфрамът би се превърнал в оксид (т. е. би изгорял), което налага проводникът да бъде защитен в стъклен балон (колба). Първоначално използваните колби са били вакуумирани, при което става изпарение на метала, бързо изтъняване на спиралата и затъмняване на стъклото на колбата. Ето защо по-късно започва пълненето на колбите с благороден газ, най-често с аргон. Вакуумирани колби се използват и сега, но за лампи с малка мощност.

Някои видове лампи с нажежаема жичка

Лампа на цокъл Е27 и Е14

pic2pic3 

Тези лампи бяха единственият доскорошен основен изкуствен източник на светлина. Светлината, която излъчват е с цветна температура 2700K (топла бяла светлина), а ако има нужда от цветна светлина, се боядисва стъкленият балон в необходимият цвят. Приложение намират за аплици, полилеи, плафони, нощни лампи и др. За нощните лампи често се ползват насочени такива, за да се концентрира излъчваната светлина на необходимата площ.

pic4

Монтажа и демонтажа им се осъществяват посредством фасунга към съответното осветително тяло (настолни лампи, аплици и др.). Повечето осветителни тела имат означение с посочена максималната мощност на лампата, която може да бъде монтирана на тях. Това се налага поради факта, че лампите с нажежаема жичка отделят по-голямата част от консумираната енергия под формата на топлина и ако се сложи по-силна лампа, то тя би нанесла щети на конструкцията на осветителното тяло.

 

Линейни лампи

pic6

pic7

Тези лампи се произвеждат в два варианта. С един или два крака. Нажежаемата жичка е разположена по цялата дължина на лампата. Линейните лампи се използват предимно с декоративна цел и като допълнително осветление. Монтират се посредством 2-та крака на лампата.

Принцип на действие на халогенните лампи с нажежаема жичка

Халогенната лампа, известна също като волфрамова халогенна лампа или кварцова йодна лампа, представлява крушка с нажежаема жичка, в която има добавен малко количество халоген, например йод или бром. Комбинацията от халогенния газ и нажежаемата волфрамова нишка произвежда халогенна циклична химична реакция, при която изпарения волфрам се отлага отново върху нишката, увеличавайки нейния живот и поддържайки чистотата на обвивката. Поради това, халогенната лампа може да работи при по-висока температура спрямо стандартната пълна с газ лампа на подобна мощност и с подобен експлоатационен живот, произвеждайки светлина с по-висока осветителна ефикасност и цветна температура. Малкият размер на халогенните лампи позволява тяхното използване в компактни оптични системи за проектори и осветление.

      

  Някои видове халогенни лампи

Лампи на цокъл Е27 и Е14

lamp1

Тези лампи са заместители на обикновените лампи с нажежаема спирала като ги надминават по енергийна ефективност, номинален живот и яркост. Тъй като обикновените лампи с нажежаема спирала вече са спрени от производство, халогенните им заместители успешно се налагат на пазара. Те са напълно идентични като параметри с обикновените лампи с нажежаема жичка, но имат и много предимствата. Поради тази идентичност не се налага преобразуване на осветителното тяло след замяна на обикновена лампа с нейната аналогична халогенна.

 

Лампи на цокъл G4,G9 и G6.35 тип „ампули“

pic8pic9

  Тези лампи се използват предимно за окачен таван като „лунички“ за основно или допълнително осветление. Лампите ампули на цокъл G4 най-често се срещат на 12 V (има и на други напрежения, но са за специални или медицински цели). Лампите на цокъл G9 са само на 220 VAC, а лампите на G6.35 могат да бъдат на 12 и 220 VAC. Поради факта, че са халогенни и развиват висока температура по време на работа е задължително когато се монтират да не се пипат с ръце, а да се поставят с помощта на найлон или хартия, за да няма пряк допир с кожата. Допира на стъкления балон на лампата с кожата, би довел до оставяне на мазни отпечатъци върху лампата, което от своя страна би съкратило живота и драстично.

Лампи на цокъл G4,GU10 и G6.35 с рефлектор тип „луни“

pic10

Лампите от този тип се използват предимно за окачен таван във вид на „лунички“ за основно или допълнително осветление. Лампите на цокъл G4 най-често се срещат на 12 V (има и на други напрежения, но са за специални или медицински цели). Лампите на цокъл GU10 са само на 220 VAC, а лампите на G6.35 ги има на 12  и 220 VAC. Излъчват насочена светлина на около 120° и са подходящи за осветяване на обекти.

 

Лампи тип PAR

pic11 pic12

Тези лампи се използват предимно за насочено осветяване на обекти. Съществуват под различни цокли, захранващо напрежение и цветове. Подходящи са за градински лампи за насочено осветяване, за осветяване на статуи, дървета и др.

 

Лампи тип „пура“

pic13

 

Тези лампи са много популярни поради приложението им в осветяването на открити и закрити пространства като складове, спортни площадки, алеи, градини, паркове и др. Осветеността, която осигуряват е по-слаба от металхалогенните лампи, но цената им е в пъти по-ниска. Както всички халогенни лампи, те също не трябва да се пипат без предпазно фолио или хартия.

 Автор: Ангел Георгиев

dsaD

 

 

 

Apr 292014
 
2

                           Метал – халогенни лампи

 

             

1

          Метал-халогенна лампа е електрическо осветително тяло, което генерира светлина чрез електро-дъгов разряд в смес от живачни пари и метални халогениди (съединения на метали с бром или йод). Те са подобни на живачните лампи, но съдържат допълнителни метални съединения в дъгоразрядната тръба, които подобряват ефективността и цветопредаването (белотата) на светлината. Метал-халогенните лампи имат висока светлинна ефикасност, около 75 – 100 лумена на ват, което е около два пъти ефективността на живачните лампи и от 3 до 5 пъти ефективността на лампите с нажежаема жичка. Метал-халогенните лампи имат умерено дълъг живот (от 6000 до 15000 часа, малко по-къс от този на живачните лампи) и излъчват интензивна бяла светлина. Като един от най-ефективните източници на CRI бяла светлина, метал-халогенните лампи са едни от най-бързо развиващите се продукти в осветителната индустрия. Използват се за осветление на широки пространства в търговски, промишлени и обществени сгради, като паркоместа, спортни площадки, фабрики, магазини и др. Лампата се състои от малък кварц или керамична дъгоразрядна тръба, която съдържа газове и разрядник, тя е затворена в по-голям стъклен балон. В този по-голям балон има покритие, което служи за филтрация на генерираната ултравиолетова светлина. Подобно на други лампи с високоефективен разряд, те работят под високо налягане (4-20 атмосфери) и изискват специален корпус за безопасната им работа, както и електрически баласт. Тези лампи също така изискват период на загряване от няколко минути, за да достигнат максималния си светлинен интензитет, така че обикновено не се използват за жилищно стайно осветление, което се включва и изключва често.

 

Някои видове метал – халогенни лампи

Лампа тип „пура“

2Използва се за осветление в големи обществени помещения като киносалони, молове, зали и др. Поставя се в специално тяло за метал-халогенни лампи и има керамичен цокъл в двата и края. Някои модели се използват и за аквариуми.

 

Лампи на цокъл E27 и E40

 

                3

Тези лампи имат широко приложение в парковото и градинското осветление, както и за осветяване на големи пространства. Високото ниво на осветеност и дневната светлина, която излъчват ги правят идеални за осветяване на игрища, зали и други публични места. За тях също са необходими запалващо устройство и дросел, за да заработят.

Лампи на цокъл G12, G6.35, G10

4Този тип метал-халогенни лампи са със специфично приложение. Използват се в медицината, различни видове проектори и др. Захващането им към цокъла става посредством двете „крачета“ в долната част на лампата. Препоръчително е да се почистват със спирт, тъй като са високомощни, работят при висока температура и всяко докосване на лампата с пръсти оставя отпечатък, което от своя страна драстично намалява живота на лампата.

Натриеви лампи

Натриева лампа е газоразрядна лампа, която използва възбуденото състояние на натрий, който генерира светлина. Съществуват две разновидности на този тип лампи в зависимост от работното им налягане: с ниско налягане и с високо налягане. Натриевите лампи с ниско налягане са най-ефикасните електрически източници на светлина, но тяхната жълта светлина има ограничено приложение във външното осветление, като улични лампи например. Натриевите лампи с високо налягане имат по-широк спектър на светлината, но по-бедно цветопредаване в сравнение с другите видове осветителни тела. Тъй като натриевите лампи причиняват по-малко светлинно замърсяване от живачните лампи, много градове ги използват. Те се произвеждат в цокли на E27 и E40.

 

56

Живачни лампи

Живачната лампа представлява газоразрядна лампа, която използва електрическа дъга и живачни пари, за да излъчва светлина. Електро-дъговият разряд обикновено е ограничен в малка кварцова тръба, която е поставена в балон от боросиликатно стъкло. Външния балон може да е ясен или покрит с фосфор, като и в двата случая, балонът топлоизолира, защитава от ултравиолетово излъчване, което светлинния източник генерира. Лампите работещи на живачни пари (и подобните на тях) са енергийно по-ефективни, отколкото лампите с нажежаема жичка и повечето луминесцентни осветителни тела са с ефективност на осветеността от 35 до 65 лумена /ват. Други техни предимства са: дълъг живот на крушката в диапазона от 24 000 часа, висок интензитет и излъчването на чисто бяла светлина. По тези причини те се използват за осветление на големи площи, например заводи, складове, стадиони, спортни площадки и за улично осветление. Живачните лампи с прозрачен балон произвеждат бяла светлина със синьо-зелен нюанс, поради живачните характерни спектрални линии. Живачните лампи, на които балона е с фосфорно покритие имат по-добро цветопредаване благодарение на „корекцията‘‘ чрез фосфора.

Лампи на цокъл Е27 и Е40

7

Тези лампи се използват предимно за улично осветление. Захранват се с 220 VAC, но както другите лампи под високо налягане и за тях се изисква наличието на запалващо устройство и дросел.

 

Газоразрядни лампи под ниско налягане

 Индукционни лампи

 

8

Индукционните лампи принадлежат към клас газоразрядни лампи с ниско налягане – луминесцентни лампи или компактни луминесцентни лампи. Безелектродни лампи, при които енергията се пренася чрез електромагнитна индукция в обема на лампата и се преобразува във видима светлина. Електронното управление е вградено в обема на лампата. Индукционното осветление осигурява значително намаляване на: емисиите на CO2, загубата на енергия и консумираната мощност. При идукционните лампи над 20% от вложената енергия се превръща във видима светлина и те преобразуват енергията 4-5 пъти по-добре от лампите с нажежаема жичка. Така ИЛ са в момента най-ефективните източници на светлина в естествения светлинен спектър. Захранването на лампите е 230V (-23% / +10%), 50 Hz. Цвета на излъчването е топло бяло 3000 келвина или неутрално бяло – 4000 келвина. Светлинният поток е в размер на 70 лумена на ват (при 4000 келвина) / 120 pplm/W. Индекс на възпроизвеждане на цветовете Ra >= 80, cos ф = 0.94.
Други предимства на индукционните лампи пред останалите конвенционални източници на светлина: дълъг живот, от 60000 часа (над 14 години) до 100000 часа; незабавен старт; устойчивост на колебанията на захранващото напрежение; дълъг гаранционен срок. Подходящи са както за домашна употреба, така и за складови помещения и обществени сгради. Единственият им недостатък е сравнително високата им цена.

Автор: Ангел Георгиев

dsaD

 

Apr 172014
 

diodes

Когато в края на XIX век британският учен Фредерик Гътри, който е по-известен с откриването на иприта, открива принципа на действие на термоемисионните диоди, едва ли е предполагал, че електронен полупроводников елемент основан на аналогичен принцип ще стане един от най-масово използваните компоненти днес в различни електронни схеми, автоматизация на процесите, електронни устройства с различни функции и приложения. А напоследък един от видовете диоди – светодиода или LED, става все по-популярен и като източник на светлина.

Разбира се, по известен става Томас Алва Едисон, който в един мразовит 13 февруари 1880г. изследвайки лампите с нажежаема жичка, наречени по късно на негово име, преоткрива, че когато на положителния полюс на една лампа има подадено напрежение и към нея се приближи метална пластина, между положителният полюс и пластината протича ток. На този принцип той създава постояннотоков волтметър, патентова го и в общи линии спира до там с диодите.

Странното тук е, че нито един от двамата не е използвал думата диод. Трябвало е учени като Джон Флеминг, бивш сътрудник на Едисон, Карл Браун, Глийнлийф Пакард, Джедиш Чандра Боус и други да създадат радиоприемник на основата на кристални диоди. Да се стигне до 1919г. и още един британски учен – Уилям Хенри Екълс, за да се въведе думата диод (от старогръцки dia-през, odos-път).

Диодите могат да бъдат полупроводникови, лампови и специални. Тук ще се спрем основно на полупроводниковите диоди. Полупроводниковите диоди осъществяват един p-n преход, като токът тече от p-частта, към n-частта, но не и в обратна посока. Диодът е като един вентил за електрически ток. Обикновено за направата му се използва силиций или други полупроводникови материали. Положителният електродът се нарича анод, а отрицателния електрод – катод. При включване в права посока, съпротивлението на диода е малко и тече ток – при включване в обратна посока съпротивлението е голямо и ток не протича.

ВАХ

Волт-амперна характеристика на полупроводников диод.

Има множество класификации на диодите, но основната сред тях е според предназначението. Според тази класификация различаваме следните видове диоди:

  •  изправителен диод – както се вижда от названието му служи за изправяне на променлив ток, тъй като пропуска ток само в едната посока. Този диод е основен елемент е в токоизправителите устройства и различни електронни схеми. Изправителният диод работи при мрежови честоти и „реже“ едната полувълна на синусоидата. Те могат да бъдат силициеви и германиеви. Силициевите диоди се характеризират с големи пробивни напрежения (1000V – 1600V) и по-голям температурен диапазон на работа. Пробивът при силицевият диод има лавинен характер и пробивното напрежение расте с температурата. Германиевите диоди имат по-малки пробивни напрежения (100V-400V) работят при по-ниски температури и имат по-малък пад на напрежение в права посока и при един и същ ток отделената мощност е по-малка. Пробивът при тях има топлинен характер.

Diode_symbol_bg

  •  светодиод – излъчва некохерентна светлина и се състои от един или няколко кристала, разположени зад леща, създаваща светлинен поток. Светодиодите се използват за дисплеи, декоративно и основно осветление, индикации на процеси и др. Галиев арсенид е едно от съединенията, от които може да се създаде такъв диод. Например почти всеки домашен електронен уред има светлинна индикация на базата на светодиод за наличие на захранване към уреда. В началото LED е бил само червен, но сега са създадени светодиоди светещи в бяло, оранжево, жълто, зелено, синьо, синьо-зелено, ултравиолетово. Тези диоди са регулируеми, т.е. може да се димират.

LED_symbol_bg

  •  тунелен диод – този диод използва тунелния ефект, представляващ преминаване на електрони през потенциална бариера, по висока от собствената енергия на електроните. При него е характерно, че ширината на прехода е съизмерима с междуатомните разстояние на електроните. Тогава те сякаш се промъкват през този проход (тунел). Тунелните диоди са с p-n преход с много малка ширина и голям интензитет на магнитното поле. Важно предимство на тунелните диоди е тяхната висока честота. Изработват се от силно легирани полупроводници. Могат да работят в много голям температурен интервал, също и в радиоактивна среда. Важно предимство на тунелните диоди е тяхната висока честота както и, че имат много малка консумирана мощност, равняваща се на около 1% от мощността на обикновените диоди.

Tunnel_diode_symbol_bg

  •  ценеров диод (стабилитрон) е диод, който се включва в обратна посока. При определено обратно напрежение при него настъпва пробив, който не уврежда диода. Наречен е на Кларънс Ценер. Използва се за стабилизиране на напрежението. В схемите се включва паралелно на товарното съпротивление. Нисковолтовите ценерови диоди (до 6 V) се правят от нискоомен материал и работят с тунелен пробив, при  увеличаване на напрежението над 7V настъпва лавинен пробив.

Zener_diode_symbol_bg

  •  Шотки диод – изграден е от алуминий и силиций. Наречен е на немският учен Валтер Шотки. Използва прехода между метал и проводник, преодолявайки т.н. бариера на Шотки. Бариерата на Шотки има малък капацитет на прехода, затова работната честота може да е много висока. Диодите на Шотки са много бързи, отпушването му е за по малко от 0.1 наносекунда и изпреварва отпушването на преходът база-колектор на транзистора, като по този начин го шунтира в интегралните схеми. Използват се за ограничители на напрежение, във фотоволтаичните системи, където предотвратяват протичането на обратен ток и разреждането им през нощта. Диоди на Шотки се използват като изправителни елементи в импулсните захранвания и др.

Schottky_diode_symbol_bg

  •  варикап – или варактор. Използват се за промяна на честотата, умножаване на честотата, за фазова модулация, в схеми за управление на осцилатори, в синтезатори на честота и др. Варикапите се използват като кондензатори с променлив капацитет, като при тях се използва зависимостта на капацитета на PN прехода от обратното напрежение.

Varicap_symbol_bg

  •  фотодиод – представлява полупроводников високочувствителен нискоинерционен преобразувател на светлинни сигнали в електрични. Преобразува светлина в електрически ток чрез фотоелектричен ефект. Той може да действа като слънчева батерия. Когато преобразува видимата светлина (до 1000nm) е направен от силиций, а когато е за инфрачервена светлина (до 1800nm) – от германий.

Photodiode_symbol_bg

  •  тиристор – използва се като електрически превключвател в схеми с високо напрежение. Обединява свойствата на транзистора и тиратрона, откъдето идва и името му. Тиристорът представлява управляем диод. Има 3 p-n прехода. Замества механичните прекъсвачи поради многото си предимства, като например липсата на износващи се части, липсата на контактни тела и искрене и т.н. Ако тиристора е без управляващи електроди се нарича динистор или диоден тиристор.

SCR_symbol_bg

  •  лазерен диод – при него активната среда е полупроводник подобен на този, използван в светодиодите. Лазерните диоди се използват за пренос на сигнали в оптични влакна, за запис на данни върху дискове (CD, DVD) и др. На практика това устройство е вид малък лазер.
  • диод на Гън – вид полупроводников диод, който се използва за генериране и преобразуване на колебания в свръхвисокочестотния спектър на честотата от 0.1 до 100GHz. За разлика от други видове диоди, диода на Гън не се основава на p-n преход, т.е. неговите свойства не се определят от ефекта в местата на съединение на два различни полупроводника, а на собствените свойства на използвания полупроводник. Изобретен е в 1966г. от английският учен Джон Гън.
  • високочестотен диод – предназначен е за обработка на високочестотни сигнали. Изправя токове и напрежения с честота 150 MHz. Използват се за откриване на сигнали (отделяне на нискочестотен сигнал от модулиран по амплитуда високочестотен сигнал), също така намират приложение за изменение на носещата честота на модулирани колебания и др. Използват точкови p-n преходи за разширяване на честотния диапазон.
  • импулсен диод – при тях преходните процеси траят по-малко от 1µs. Работят в импулсен режим. Съществуват импулсни диоди в субнаносекундния обхват 0.1-1ns. За да се направят по-бързи, тези диоди се легират със злато, така се увеличава скоростта на рекомбинация. Токът в права посока на тези диоди, обаче е доста малъ,к от порядъка на 20-50mA. Една разновидност на импулсните диоди е меза-диодите. Те са изработени чрез дифузия и площта на прехода им е силно намалена. Те имат време на възстановяване 10-50ns, ток в права посока 500mA и обратно напрежение около 100V.
  • PIN диод – това са превключвателни диоди. Участват като част от предавателна линия между генератора и товара. Енергията, която се предава по тази линия се определя от импеданса на PIN диода. PIN диодите се използват за регулиране на СВЧ мощност за комутация на СВЧ сигнали при честотна лента от 1 до 12 GHz, за амплитудна модулация с различна дълбочина и др.
  • стабистор – полупроводников диод, при който напрежението в правата част на волт-амперната характеристика зависи съвсем слабо от тока. Този вид диод също служи за стабилизиране на напрежението. Разликата между стабистора и ценеровия диод е малкото напрежение на стабилизация. За получаване на по-голямо напрежение, стабисторите се свързват последователно.
  • лавинно-дрейфов диод – работят в режим на лавинен пробив и се използват за генериране на свръхвисокочестотни трептения. Ако на диода се подаде постоянно обратно напрежение, по-малко от напрежението на пробив, върху което се наслагва променлив сигнал с амплитуда превишаваща в единия си полупериод пробивното напрежение в определена тясна област, в нея се създават условия за лавинно умножение. При повтаряне на този полупериод, в диода се генерира ново количество лавинни електрони, които започват да дрейфуват към N областите. Токът през диода се модулира с честотата на сигнала насложен върху входното напрежение. Поради инертността на лавината, се получава дефазиране между напрежението и протичащия през диода ток, като фазовият ъгъл е приблизително равен на n/4. Като n е високоомния тесен участък наречен слой на умножение на електрони. Получава се област с отрицателно диференциално съпротивление, която позволява генериране на незатихващи СВЧ трептения.

Диодите намират много и  разнообразни приложения като често се използват за защита на чувствителни и скъпи електронни устройства от свръхнапрежение, тъй като при нормални условия са непроводими, а при свръхнапрежения стават проводими. Диодите в съчетание с други електронни елементи образуват също така логически елементи. Могат да се използват и за измерване на температура, защото в повечето случаи характеристиките им пряко зависят от нея. Най-ранното им използване е било за амплитудна демодулация на радиосигнал. Всеки диод има характерна за него волт-амперна характерисдтика. В практиката приложение намират и високомощни диоди за напрежение достигащи до 1200 V и ток 200 А. Този тип диоди се монтират върху охладител.

power diod

Високомощен диод

 

 

Apr 092014
 

original_43177

Автоматичните прекъсвачи (шалтери) са предназначени да защитават електрическите вериги от къси съединения, претоварвания по ток и други повреди. Наричат се автоматични, защото сработват без човешка намеса при достигане на определено, предварително зададено състояние на тока и напрежението. Наричат се още от неспециалисти и шалтер (прекъсвач нем.). В този смисъл, те действат като предпазител със стопяема вложка, но нямат недостатъка на този предпазител – еднократното сработване и ръчнатата замяна на вложката. Автоматичните прекъсвачи могат да сработват многократно, като броят комутационни цикли обикновенно е посочен от производителя. В зависимост от броя полюси, автоматичните прекъсвачи се делят на еднополюсни и многополюсни. Последните се използват за едновременно изключване на фазите на електрическата верига. Според работното им напрежение автоматичните прекъсвачи са за ниско (до 1000 V), средно (до 35kV) и високо напрежение (110-400kV), но когато са за средно и високо напрежение се наричат просто прекъсвачи. Тук ще разгледаме автоматичните прекъсвачи за ниско напрежение, но с голям ампераж. Конструкцията на един автоматичен прекъсвач се състои от контакти (обикновено нормално затворени), превключващ механизъм, клеми, биметална пластина (осигуряваща термичното изключване), индукционна намотка, дъгогасителна камера (искрогасителна камера), калибрационен винт (с него се настройва тока на изключване), превключващ лост (за ръчно включване след отстраняване на повредата) с указани положения „I“ и „O“ или „вкл“, „изкл“. Сработването на автоматичният прекъсвач за големи токове (мощностен АП) става чрез електромагнитната система, в която влиза и бобината. Когато токът в електрическата верига нараства, в бобината се индуцира магнитен поток, който създава електродвижеща сила, която отваря, от своя страна,  контактите на прекъсвача. Другата конструктивна система се основава на повишаването на температурата на биметална пластина. При загряване биметалната пластина се деформира и изключва контактите. На практика се ползват автоматични прекъсвачи, в които са вградени и двете системи. Електромагнитната система изключва токовете на къси съединения, тя е по-бърза –  термозащитата сработва при по-продължителни токови претоварвания с големина на тока малко по-голяма от  тази при нормален работен режим. Важно е да се отбележи, че в режим на късо съединение възникват токове в пъти превишаващи номиналния в електрическата верига. При такива токове, при отваряне на контактните клеми, токът продължава да протича през въздушната междина образувайки електрическа дъга с много висока температура, която е в състояние да стопи корпуса на прекъсвача или да завари клемите ако не се вземат конструктивни мерки това да не стане. Техническото решение за мощни автоматични прекъсвачи  с въздушно охлаждане е дъгогасителни камери, които да поемат топлината от токовете на късо съединение, съдържащи отвори с метални пластини, които да отнемат от топлината на дъгата. При средно и високо напрежение прекъсвачите ползват други конструктивни решения за овладяване на топлината възникваща при образуването на електрическа дъга. Там работната среда може да е вакуум, или инертен газ. Има и конструкции, при които контактната система е потопена в машинно масло.

original_42236

Прекъсвачите за ниско напрежение се делят на: прекъсвачи с номинален ток до 100А, автоматични прекъсвачи с лят корпус за номинален ток до 1600А, прекъсвачи с номинален ток до 6000А – това са в общия случай въздушни прекъсвачи с възможност за настройка на изключвателните параметри. вакуумни прекъсвачи за ниски и средни напрежения за номинален ток до 3000А.

Как да си изберем автоматичен прекъсвач?product_large_41980

При избор на автоматичен прекъсвач трябва да се обърне внимание на следните основни негови характеристики: еднополюсен или многополюсен прекъсвач ви трябва (при трифазно напрежение обикновено се избира триполюсен), номинален ток, номинално напрежение, има ли възможност за настройка на изключваните величини, максимална изключвателна възможност на прекъсвача (най-големия ток, който прекъсвача може да изключи), работна изключвателна възможност (токът, който прекъсвача може да изключва многократно без повреда). При избор на мощностен автоматичен прекъсвач трябва да се изчисли какъв би могъл да бъде най-големият ток на късо съединение, който може да възникне във веригата. Ако има опасност да възникне ток на късо съединение над максималната изключвателна способност на прекъсвача, могат да бъдат поставени и обикновени стопяеми предпазители за презастраховане на сигурността на системата, като логиката тук е, не че ще се повреди автоматичния прекъсвач, а че при неуспешно изключване може да се стигне до тежка скъпоструваща повреда на защитаваното оборудване. Също при избора на прекъсвач е важно да се знае къде ще бъде монтиран. Ако мощният автоматичен прекъсвач е предвидено да бъде монтиран на DIN шина, той трябва да бъде подбран с корпус стандартизиран за монтаж на този тип еврошина. Ако прекъсвача ще се монтира в елтабло, трябва да се провери дали тоководещите шини съответстват на прекъсвача. Понякога мощностният автоматичен прекъсвач се монтира директно към защитаваният електрически механизъм. Използването на автоматични прекъсвачи в автоматизираните системи за сградна инсталация е вече често срещано като понякога се слага датчик, който дистанционно сигнализира за състоянието на прекъсвача в централизиран диспечерски пункт, за да може при показание за изключен прекъсвач да се вземат незабавни мерки от ремонтните групи, така че съответната жилищна или обществена сграда да остане най-малко време без захранване. Огромно разнообразие от качествени и надеждни мощностни автоматични прекъсвачи може да намерите тук.

Apr 072014
 
FC_201422191648

Цифров четириканален осцилоскоп GBS 1204. Виждаме два аналогови и два цифрови сигнала изобразени едновременно на екрана всеки с различен цвят.

Осцилоскопът, наричан още осцилограф (рус.), в англоезичната техническа литература може да се срещне и с абревиатурата CRO (cathode-ray oscilloscope) – с катодно лъчева тръба или DSO ( digital storage oscilloscope) -дигитален осцилоскоп, е съвременен електронен инструмент за наблюдение на непрекъснато изменящите се величини на напрежението във функция от времето върху двуизмерна скала (дисплей). Получената диаграма се нарича осцилограма. Нанесена върху две координатни оси: X и Yосцилограмата дава точна информация за флуктуациите на напрежението за определен период от време за разлика от волтметъра, например, който измерва само моментната стойност на напрежението.

Untitled3

Амплитуда и период на вълната на сигнала изобразени на дисплея на осцилоскопа

 

Разгънатият образ на измереният и обработен сигнал позволява да се анализират не само големината, но и формата, амплитудата и честотата му.

Untitled

Разчитане на екрана на осцилоскопа

Осцилоскопът е един от най-често използваните уреди в радиоелектрониката, както от любители, така и от професионални учени в научно-изследователски лаборатории, осцилоскопът е незаменим уред в сфери като медицината, ЕКГ, инженерството, телекомуникациите. Основен параметър на осцилоскопът е честотата (Hz)- това е брой цикли на периодичния сигнал, повтарящи се за една секунда. Друга основна величина е продължителност на импулса, като това е времето, през което сигналът е в състояние различно от нула.

Неелектрически сигнали (звук, вибрации) могат да бъдат превърнати в напрежение и също да се измерват с осцилоскоп.

Видове осцилоскопи

Осцилоскопите могат да бъдат аналогови, цифрови и от смесен тип, като всеки от видовете си има специфични особености, предимства и недостатъци. Според броя на измервателните входове осцилоскопите се делят на едноканални, двуканални и многоканални. Според предназначението им осцилоскопите са универсални и специализирани. Осцилоскопите може да не са самостоятелни уреди, а да представляват външно устройство включено в компютър (т.н. компютърен/USB осцилоскоп) и работещо със специализирана програма, инсталирана в него – екрана на компютъра или лаптопа  се използва за дисплей. Съществуват осцилоскопи комбинирани с други измервателни уреди – скопометри.

70305557dad46364_large

Аналогов двуканален осцилоскоп GOS-630FC. Независимо, че осцилоскопът е аналогов има функция на визуализация на честотата (в LCD дисплея), амплитудният размах на двата канала и позицията на развивката.

Аналоговите осцилоскопи (CRT) обработват аналогов сигнал. Те са по-масивни, тежки и не са за мобилна работа. Използват за измерване и изучаване на сравнително бавни процеси. Те не са много подходящи за бързи процеси, повтарящи се през голям интервал от време или много бавни процеси. Основни техни параметри са честотна лента за измерване (обхват), брой входни канали, входен импеданс, тригер и др.

Цифровите осцилоскопи дигитализират постъпилия сигнал, имат памет и могат да запаметят поредица от осцилограми, които след това да се отворят на екрана и да се проследят във времето. Те са по-компактни, лесно могат да се пренасят при нужда, като има разновидност на миниатюрни осцилоскопи за работа на терен (преносими осцилоскопи), захранвани от батерии с големината на мултицет.

tn_daily_100912

Преносими осцилоскопи

Основните параметри и тук са обхват (честотна лента на измерване); реална честота на дискретизация (измерва се в sampe/s или kSa/s, MSa/s, GSa/s). Съществуват цифрови осцилоскопи, които имат слотове за монтаж на функционални генератори, логически анализатори

izpolzvane na oscil. s vgraden logic analyser

Използване на осцилоскоп с вграден логически анализатор

и други електронни устройства, които правят цифровия осцилоскоп, удобно и практично устройство за всяка лаборатория, сервиз или учебно-научна база. Почти всички цифрови осцилоскопи показват на дисплея си честотата на измервания периодичен сигнал, амплитудни и RMS стойности. Могат да запишат както кратки импулси, така и продължителен процес.

Untitled2

Измервани величини: напрежение от пик до пик, максимално, минимално и средно напрежение, амплитуда, RMS, честота на сигнала, период на функцията, време на нарастване на напрежението, време на намаляване на напрежението, коефициент на запълване.

Панелът на осцилоскопа се състои от от следните основни сектори: екран (дисплей) LCD, LED, електронно-лъчева тръба или компютърен екран; вертикални контролери (вертикална амплитудна развивка) на сигнала; хоризонтални контролери (хоризонтална времева развивка); тригерен контрол, тригерирането осъществява синхронизацията и е необходимо с цел стабилизиране на изображенията на сигнала, нивото на сигнала и вида му; има и бутони за управление на екрана като фокус, интензитет и търсещ лъч.

В допълнение към основното устройство има и една (или повече, в многоканалните осцилоскопи) сонда с щипка за земя и с резистор равен на 10 пъти входното съпротивление (импеданс) на осцилоскопа. Това води до 10 пъти на затихване на входния сигнал (атюенатор), но помага да се изолира капацитивната съставка на кабела на сондата в измервания сигнал. Така е възможно измерването на 10 пъти по голям сигнал от обхвата на осцилоскопа. Някои сонди имат превключвател, който шунтира това съпротивление, когато това е необходимо.

mi007

Сонда за осцилоскоп

Измерваният сигнал се подава на един от входовете снабдени с конектори. При ниски честоти може да се използват и банан-щекери.

При работа с осцилоскоп първоначално на екрана виждаме една хоризонтална права линия върху оста X. Това е нулевата линия, когато към осцилоскопа не е включен никакъв източник на напрежение. Нарича се нулева, защото съответства на напрежение равно на нула. Тази нулева линия може да се мести по вертикала на осцилоскопа: да се повдига нагоре или да се спуска надолу в зависимост от типа на изследвания сигнал или ако сигналите са повече, за повече прегледност. Ако на входът на осцилоскопа се подаде постоянно напрежение получената осцилограма ще бъде права хоризонтална линия изместена по вертикала, като разликата между получената осцилограма и нулевата линия ще е пропорционална на стойността на напрежението. Разбира се, повечето осцилограми се различават от правата линия, иначе не би ни бил необходим осцилоскоп. Когато измерваме и изучаваме променливо напрежение, говорим за амплитуда на напрежението. Когато тя излиза извън екрана, се налага вертикална корекция на изобразената осцилограма, т.е. увеличава се обхвата. По-малък обхват е необходим за напрежение с по-малки стойности. Вертикалното усилване и редукция на обхвата на екрана зависи от амплитудата на напрежението.

Untitled

Основни величини визуализиращи се на екрана на осцилоскопа и техните названия.

Сигналите могат да бъдат периодични и непериодични. Последните се повтарят през еднакви интервали от време, но са различни. Има и сложни сигнали с повече от една честота. Сигналите могат да бъдат и цифрови и аналогови. Аналоговите сигнали са тези, при които напрежението се изменя във времето. Цифровите сигнали се изменят само между две стойности: включено и изключено или още 0 и 1. Цифровите сигнали се генерират от различни електронни елементи като транзистори, датчици за крайни положения и др. или от различни електромеханични ключове като релета и превключватели.

В хоризонтално направление се регулира времевия интервал (хоризонтална развивка по време). Ако искаме да изследваме по-голям период от осцилограмата, чрез превключвателят за време задаваме по-дълъг времеви интервал.

Untitled1

Промяна на визуализацията в зависимост от времевия обхват

Скоростта определя развивката на сигнала. Развивката се появява на екрана от ляво надясно. Ако искаме да изследваме само определен импулс или малък фрагмент, намаляваме времевия интервал.

Синхронизация се налага за стабилизиране графиката на напрежението на дисплея. При осцилоскопи с повече от един канал, трябва да се направи избор на канал за синхронизация, също се избира ниво на синхронизация и самата синхронизация става по нарастващ или спадащ фронт на сигнала.  „Рисуването“ на импулсите трябва да започва винаги от една и съща точка. Времето, в което започва рисуването на новия екран се нарича момент на тригериране. Някои осцилоскопи имат и претригериране. Това е, когато от буферната памет на осцилоскопа се извади информация предшестваща момента на тригериране. Тази функция е налична само в цифровите осцилоскопи. При липса на синхронизация сигнала е тип „черга“. За получаване на неподвижно изображение е необходимо да се извърши синхронизация. Има няколко вида синхронизация: автоматична, единична, външна и HOLD-OFF.

Автоматичната синхронизация се използва за измерване на периодично повтарящи се сигнали.

Единична синхронизация се използва при единични сигнали, при нея също се избира нивото на синхронизацията, отново се избира по нарастващ или спадащ фронт на сигнала да се прави. може да се приложи и при пулсиращи през определен период единични сигнали.

Външната синхронизация се използва, когато осцилоскопа има вход (извод) за външна синхронизация.

HOLD-OFF, тази функция е много полезна в случаите, когато искаме да визуализираме сложни сигнали, които се състоят от повече от една честота.

В заключение ще добавим, че осцилоскопа си остава едно широко разпространено, универсално и точно измервателно средство, чрез което можем да изследваме характера на електрически и неелектрически сигнали с изключителна прецизност. Използването му в автодиагностиката, медицината, производството и настройката на аудио и видеотехниката и почти във всяка съвременна лаборатория, правят осцилоскопа незаменим помощник на учения, инженера и радиолюбителя и на всеки, който е любознателен за естеството на света, в който живеем..